功能及智能高分子材料(课件1)

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1、功能及智能高分子材料第一章概述一、定义：功能高分子材料：指除了具有一定力学性能之外，具有特定功能的高分子材料，是一门新兴学科。通用高分子材料：品种少、产量大、应用广的聚合物材料分类：（性质和用途）l合成纤维l合成橡胶l塑料l涂料l高分子胶粘剂功能高分子材料：通过精心设计的具有特定功能的高分子材料。这些材料在某些条件和环境下能表现出不同于常规高分子材料的物理或化学性质。例如：通用高分子材料：化学惰性功能高分子材料：高分子试剂具有高的反应活性例如：通用高分子材料：电绝缘体功能高分子材料：导电聚合物：电子导电或离子导电材料二、功能高分子材料的分类：66功能高分子材料分类：（功能与用途

2、）l化学功能高分子材料l力学功能高分子材料l物理功能高分子材料l医用功能高分子材料化学功能高分子材料：l分离功能高分子材料l反应功能高分子材料l生物功能高分子材料力学功能高分子材料：u高强度u高模量u高弹性u高耐热性物理功能高分子材料：Ø光功能高分子材料Ø电功能高分子材料Ø磁功能高分子材料Ø声功能高分子材料Ø力学功能高分子材料Ø能量转换功能高分子材料医用功能高分子：（用途）u治疗用高分子材料：手术用高分子材料：缝合线、止血剂66治疗用敷料：人工皮肤、吸液材料直接与人体器官接触的治疗用具：各种插管、导管眼科和牙科修补型用料u药用高分子材料：高分子治疗药物：降胆敏、干扰素高分子控制

3、释放药物：药物微胶囊、水凝胶高分子导向药物：聚半乳糖肝导向、聚磷酸酯肿瘤导向u人造器官用高分子材料：人造组织器官：人工血管、人工骨、人工关节人造脏器：人造心脏、人造肺、人造肾脏医用功能高分子：（原材料）l天然高分子医用材料：多糖类蛋白质类生物组织类l合成高分子医用材料：惰性高分子类可降解高分子类l医用复合高分子材料：有机/无机复合材料天然/合成复合材料高分子/金属复合材料66第二章化学功能高分子材料第一节分类化学功能高分子材料分类：l分离功能高分子材料l反应功能高分子材料l生物功能高分子材料化学功能高分子材料主要种类：1)离子交换树脂、离子交换纤维2)吸附树脂(高吸水树脂、高吸

4、油树脂)3)螯合树脂4)高分子试剂5)高分子催化剂6)固定化酶第二节离子交换树脂一、离子交换树脂定义：一类带有可离子化基团的三维网状交联聚合物。基本特性：（1）不能溶解、不能熔融（2）功能基可以离子化实用的离子交换树脂除具有上述的性能外，还必须具有下列性能：1)高机械强度，以减少使用过程中的破碎；2)高交换容量；3)66足够的亲水性，以使水能进入树脂内部，使离子化基团离子化，使水溶液中的离子与树脂上的离子相互接近；1)在水中具有足够大的凝胶孔或大孔结构，以使离子能以适当的速度在其中扩散；2)高的热稳定性和化学稳定性，使之不会在使用中发生降解，也不会破坏其结构；3)高的渗透稳定性

5、；4)树脂必须具有适合于应用的粒度分布。二、离子交换树脂分类根据不同的侧面，有不同的分类方法。（1）合成方法（2）孔型结构（3）离子化基团（4）功能基合成方法：缩聚型、加聚型1)缩聚型：通过单体逐步缩合聚合形成的2)加聚型：含烯基的单体与含双烯基或多烯基的交联剂通过自由基共聚合形成的孔型结构：l凝胶型l大孔型凝胶型离子交换树脂：指聚合过程中，聚合相除单体和引发剂外，不含有不参与聚合的其他物质，所得的离子交换树脂在干态和溶胀态都是透明的。大孔型离子交换树脂：指聚合过程中，聚合相除单体和引发剂外，还存在不参与聚合、与单体互溶的所谓致孔剂。所得的离子交换树脂内存在海绵状的多孔结构，因

6、而是不透明的。凝胶型和大孔型离子交换树脂目前都在广泛使用。66凝胶型离子交换树脂：优点:¨体积交换容量大¨生产工艺简单¨成本低缺点：l耐渗透强度差l抗有机污染差大孔型离子交换树脂：优点:²耐渗透强度高²抗有机污染好²可交换分子量较大的离子缺点:Ø体积交换容量小Ø生产工艺复杂Ø成本高Ø再生费用高离子化基团：²阳离子交换树脂（强酸型、弱酸型）²阴离子交换树脂（强碱型、弱碱型）²两性离子交换树脂功能化基团：强酸型、弱酸型、强碱型、弱碱型、螯合、两性、氧化还原66离子交换树脂的种类66图1－1为最常用的几种离子交换树脂的化学结构式。a.苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂b.丙烯酸系弱酸性阳离

7、子交换树脂c.苯乙烯系强碱性I型阴离子交换树脂d.苯乙烯系弱碱性阴离子交换树脂66三、离子交换树脂的合成合成方法：缩聚型、加聚型加聚型：苯乙烯系、丙烯酸系缩聚型：1)苯乙烯系离子交换树脂的合成2)丙烯酸系离子交换树脂的合成3)缩聚型离子交换树脂的合成3.1苯乙烯系离子交换树脂的合成苯乙烯和二乙烯苯在水相中进行悬浮共聚合得到共聚物珠体，然后向共聚体中引入可离子化的基团而合成的。（1）交联聚苯乙烯珠体的制备含有引发剂的苯乙烯和二乙烯苯混合物悬浮于含有分散剂的水相中，在适当的搅拌下，有机相分散成大